Evaluating the mechanical properties of E-Glass fiber/carbon fiber reinforced interpenetrating polymer networks

Evaluación de las propiedades mecánicas de las redes poliméricas interpenetrantes reforzadas con fibra de vidrio E/fibra de carbono

Se preparó una serie de redes de polímeros interpenetrantes de éster vinílico y poliuretano cambiando las proporciones de los componentes de VER (éster vinílico) y PU (poliuretano) y se confirmó el proceso de polimerización mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. Se fabricaron laminados compuestos de fibra de vidrio y carbono reforzados con IPN (Inter Penetrating Polymer Network - VER/PU) utilizando la técnica de laminado manual. Las propiedades mecánicas de las muestras de fibra de vidrio y de carbono se compararon mediante ensayos de tracción, compresión, flexión, ILSS (resistencia al cizallamiento interlaminar), impacto y ensayo de deflexión de la cabeza (HDT). 

La probeta de fibra de carbono reforzada con IPN mostró mejores resultados en todas las pruebas que el laminado IPN reforzado con fibra de vidrio E con el mismo espesor de la probeta, según las normas ASTM. Se comprobó que la combinación de IPN 60%VER y 40%PU presenta mejor resistencia al impacto y alargamiento máximo a la rotura, pero a expensas de las propiedades mecánicas de tracción, compresión, flexión e ILSS. La morfología de los compuestos reforzados y no reforzados se analizó con ayuda de microscopía electrónica de barrido.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día, los compuestos reforzados con fibra se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones como estructurales, marinas, aeroespaciales, automotrices, aspas de molinos de viento, etc., debido a su alta resistencia a la rigidez, relación peso-rigidez. Especialmente en aplicaciones navales, su requisito ha alcanzado el máximo nivel para la construcción de cascos y diversas estructuras. Muchos investigadores han intentado con diferentes proporciones de fibras y resinas para obtener un material de alta resistencia.

Se han realizado significativos desarrollos y rigurosas pruebas de envejecimiento sobre el material FRP, con el fin de comprender, mejorar e investigar el material para diferentes condiciones ambientales. Se considera ampliamente como un reemplazo para el acero y el aluminio. Dado que se utiliza en entornos estructurales y marinos, muchos parámetros nos han obligado a encontrar su resistencia antes de que finalmente se despliegue en el campo. Es esencial para el usuario tener un informe completo sobre el material antes de que sea sustituido como material alternativo.

El epoxi es una de las resinas termoestables predominantes desde hace muchas décadas y es ampliamente aceptado por los fabricantes de FRP para fabricar todo tipo de productos de FRP, dominando en el campo de los PMC, aunque el costo hace que el producto sea demasiado caro. Otro material de matriz polimérica muy importante y ampliamente utilizado en el campo de la fabricación de compuestos es el éster vinílico. Es conocido y aceptado por sus propiedades únicas como resistencia a la corrosión, resistencia al impacto y costo, además de exhibir una buena propiedad de adhesión entre la fibra y la resina.